【摘 要】
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聚合物水凝胶是由亲水性基质和聚合物网络形成的一种具有良好生物相容性和与人体组织性能相似的凝胶材料,是下一代柔性可穿戴电子的优选材料。但目前提出的水凝胶仍然有一些局限性,如较差的机械性能和环境耐受性、缺少自粘性和自愈合性。因此,迫切需要构建一种兼具有高韧性、粘附性、自愈合性和抗冻抗干的导电水凝胶应用在柔性可穿戴电子设备和表皮电极领域。（1）在这项工作中,首先通过在聚丙烯酰胺（PAAm）水凝胶网络中引
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聚合物水凝胶是由亲水性基质和聚合物网络形成的一种具有良好生物相容性和与人体组织性能相似的凝胶材料,是下一代柔性可穿戴电子的优选材料。但目前提出的水凝胶仍然有一些局限性,如较差的机械性能和环境耐受性、缺少自粘性和自愈合性。因此,迫切需要构建一种兼具有高韧性、粘附性、自愈合性和抗冻抗干的导电水凝胶应用在柔性可穿戴电子设备和表皮电极领域。（1）在这项工作中,首先通过在聚丙烯酰胺（PAAm）水凝胶网络中引入壳聚糖季铵盐（HAAC）和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）,采用一锅式方法制备了一种具有良好柔韧性、自粘性和顺应性的聚电解质导电水凝胶。通过调整AMPS和HAAC的含量,水凝胶表现出类似皮肤的机械性能和表面粘性,成功地消除了与皮肤表面的间隙。值得注意的是,自粘性水凝胶显示出低于Ag/Ag Cl商用电极的低界面阻抗（1 Hz时约为190 kΩ）和高于商业电极的生理电信号。水凝胶电极可以准确地检测到动态微弱的肌电信号,并成功地驱动假手抓取物品。重要的是,通过水凝胶应变传感器与表皮电极的结合,实现了对人体运动模式、频率和强度的量化,在日常锻炼、健身和康复的数据采集中具有广阔的应用前景。（2）为了进一步提升水凝胶在极端环境中使用性能,使用单宁酸（TA）、羟乙基丙烯酰胺（HEAA）和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）溶解在深共晶溶剂（DES）中紫外引发聚合得到聚电解质共晶水凝胶。深共晶溶剂的独特性能使共晶水凝胶不仅具有优异的离子电导率同时也赋予其良好的防冻和抗干燥性能。得益于共晶水凝胶聚合物网络之间、聚合物和TA以及DES之间的大量氢键,共晶水凝胶还具有自愈合性能。共晶水凝胶中存在的大量的羟基、邻苯二酚和磺酸基团可以与各种材料表面形成强的物理相互作用,可以牢固粘合在各种基材上。得到的共晶水凝胶可以作为可穿戴柔性传感器,在宽温度范围监测人体各种运动并且通过手指弯曲的电信号发送莫斯密码进行精准的信息传递。另一方面,使用共晶水凝胶制备成的贴片表皮电极能够精准采集各种人体电生理信号,包括肌电图（EMG）、心电图（ECG）和眼电图（EOG）。这表明该聚电解质共晶水凝胶适用于可穿戴传感器、人机交互界面和表皮电子设备等方面的多场景应用,为构建同时兼顾高导电、高柔韧性和环境耐受性以及自愈合性的导电水凝胶提供了一种全新的探索。
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